CN102645037A - 一种热水器加热控制方法及热水器控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水器加热控制方法及热水器控制装置，包括低温循环加热系统和高温循环加热系统，包括步骤：（1）、计算高温循环加热系统的温差值T1，比较T1与高温循环加热系统开启设定值△T11的大小，若T1≥△T11，则执行步骤（2），否则，执行步骤（3）；（2）、启动高温循环加热系统,完成一次加热循环后，返回步骤（1）；（3）、计算低温循环加热系统的温差值T2，并比较T2与低温循环加热系统开启设定值△T21的大小关系，若T2≥△T21，则执行步骤（4），否则，返回步骤（1）；（4）、启动低温循环加热系统。本发明的加热控制方法，通过设定优先启动控制，可以减少其对电能的浪费，极大的利用了太阳能资源，有效降低了能耗，以及降低了使用成本。

Description

一种热水器加热控制方法及热水器控制装置

技术领域

 本发明涉及一种热水器加热控制方法及热水器控制装置。

背景技术

太阳能集热系统具有安全、环保和节能等优点，所述太阳能集热系统，包括放置于室外的集热器，该集热器与循环管路连接，该循环管路的另一端连接有储水箱，太阳能加热导热介质然后传递到储水箱，加热储水箱内的水。目前的双水箱集热系统、或者单水箱上下分层加热系统的加热控制方法为：通过设定集热器和储水箱的启动温差限值，当集热器和储水箱之间达到集热循环启动温差设定值时，循环泵启动，当此温差下降到停止设定值时循环泵停止运行，现有的加热控制方法的缺点是：实际情况中，往往低温水箱首先而且较高频率的满足集热循环启动条件，因此会造成利用太阳能集热器多次为低温水箱加热，较少次数的为高温水箱加热，高温水箱得不到有效的加热，只能通过电加热，造成太阳能资源不能合理利用以及电能的浪费。

基于此，如何发明一种双加热系统的太阳能热水器加热控制方法及采用该方法的热水器，可以高效利用太阳能加热，减少电能的使用，节约能源，降低使用成本，是本发明的主要目的。

发明内容

本发明为了解决现有双集热系统的太阳能热水器对太阳能资源利用率不高的问题，提供了一种热水器加热控制方法，通过设置对高温循环加热系统优先启动，减少了高温循环加热系统对电能的利用，提高了太阳能利用率，节约了使用成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种热水器加热控制方法，包括低温循环加热系统和高温循环加热系统，包括以下步骤：

（1）、分别检测集热器温度和高温循环加热系统的温度，计算温差值T1，并比较T1与高温循环加热系统开启设定值△T11的大小关系，若T1≥△T11，则执行步骤（2），否则，执行步骤（3）；

（2）、启动高温循环加热系统,完成一次加热循环后，返回步骤（1）；

（3）、分别检测集热器温度和低温循环加热系统的温度，计算温差值T2，并比较T2与低温循环加热系统开启设定值△T21的大小关系，若T2≥△T21，则执行步骤（4），否则，返回步骤（1）；

（4）、启动低温循环加热系统。

进一步的，为了防止对低温循环加热系统持续加热，而当集热器升温速度快时高温循环加热系统却得不到加热，在步骤（4）中低温循环加热系统运行时间M后，停止运行。 

又进一步的，步骤（1）中温差值T1为集热器温度减去高温循环加热系统的温度之差。

同样原理的，步骤（3）中温差值T2为集热器温度减去低温循环加热系统的温度之差。

由于集热器的升温速度与当前太阳辐照量强度成正相关，优选在太阳辐照量强时启动高温循环加热系统，因此，步骤（4）之后还包括步骤（5），低温循环加热系统运行停止后，检测集热器升温速度V，并比较V与设定值V_设的大小关系，若V≥V_设，则继续执行步骤（5），否则，返回步骤（1）。

进一步的，步骤（5）中集热器升温速度V的检测方法为：计算集热器在时间t内所上升的温度值，该温度值与时间t的比值即为升温速度V。

再进一步的，步骤（2）中所述的一次加热循环的时间界定方法为：比较T1与高温循环加热系统关闭设定值△T12的大小，当满足T1≤△T12时，停止高温循环加热系统。

更进一步的，当高温循环加热系统的温度很高，且满足一定限值时，没有必要继续启动高温循环加热系统，因此，在步骤（1）之前还包括将高温循环加热系统的温度与设定上限值T_限相比较的步骤，若高温循环加热系统的温度不小于T_限，则执行步骤（3），否则，执行步骤（1）。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的一种热水器加热控制方法，通过设定优先启动控制，也即对水温要求较高的高温循环加热系统优先启动，可以减少其对电能的浪费，极大的利用了太阳能资源，有效降低了能耗，以及降低了使用成本，通过设定低温循环加热系统加热时的加热时间，保证了可以在太阳辐照量强时启动高温循环加热系统。

基于上述的一种热水器加热控制方法，本发明同时提供了一种采用上述控制方法控制加热的热水器，采用以下技术方案予以实现： 

一种热水器控制装置，包括：

用于检测集热器温度的第一温度检测单元，用于检测高温循环加热系统温度的第二温度检测单元，用于检测低温循环加热系统温度的第三温度检测单元，与温度检测单元连接控制执行启动高温循环加热系统和低温循环加热系统的控制单元。

进一步的，所述的控制单元还包括用于对低温循环加热系统运行时间进行计时的计时单元。

与现有热水器控制装置相比，本发明的热水器控制装置更加节能，使用成本低。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的热水器加热控制方法一种实施例的流程图；

图2是本发明所提出的热水器的结构示意图；

图3是本发明所提出的另外一种热水器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

针对现有双集热系统的太阳能热水器对太阳能资源利用率不高的问题，本发明提供了一种热水器加热控制方法，通过设置优先启动条件，即当高温循环加热系统满足条件时，优先启动，减少了高温循环加热系统对电能的利用，提高了太阳能利用率，节约了使用成本。

实施例一，本实施例的热水器加热控制方法，包括低温循环加热系统和高温循环加热系统，参见图1所示，包括以下步骤：

S1、分别检测集热器温度和高温循环加热系统的温度，计算温差值T1，并比较T1与高温循环加热系统开启设定值△T11的大小关系，若T1≥△T11，则执行步骤S2，否则，执行步骤S3；

本步骤通过首先进行高温循环加热系统的启动判断，当高温循环加热系统的温差较大、满足启动条件时，优先启动高温循环加热，这样,可以避免由于低温循环加热系统首先满足启动条件而首先对其进行加热的问题，因为低温加热循环即使温差较大，但是不需要电加热进行补偿，可以在高温循环加热系统不启动时插空为其加热。

S2、启动高温循环加热系统,完成一次加热循环后，返回步骤S1；

对高温循环加热系统完成一次加热循环后，返回步骤S1，重新判断高温循环加热的启动条件，确保对高温循环加热系统充分加热，充分利用太阳能资源。

作为一个具体的实施例，步骤S2中所述的一次加热循环的时间界定方法为：比较T1与高温循环加热系统关闭设定值△T12的大小，当满足T1≤△T12时，停止高温循环加热系统。

S3、分别检测集热器温度和低温循环加热系统的温度，计算温差值T2，并比较T2与低温循环加热系统开启设定值△T21的大小关系，若T2≥△T21，则执行步骤S4，否则，返回步骤S1；

当不满足高温循环加热系统的启动条件时，则检查低温循环加热系统的启动条件是否满足，以避免太阳能的浪费。

S4、启动低温循环加热系统。

由于步骤S4中启动了低温循环加热系统，为了防止对低温循环加热系统持续加热，期间若高温循环加热系统的启动条件满足了，且太阳辐照量强度大时高温循环加热系统却得不到加热，在步骤S4中低温循环加热系统运行时间M后，停止运行。即，通过限定低温循环加热系统的运行时间，防止长时间为期加热导致能源浪费。需要说明的是，在运行低温循环加热系统期间，实时进行高温循环加热系统的启动判断，一旦满足高温循环加热系统的启动条件，则马上终止低温循环加热系统运行，启动高温循环加热系统。

作为一个具体的实施例，步骤S1中温差值T1为集热器温度减去高温循环加热系统的温度之差。在太阳能热水器循环加热系统中，根据太阳能热水器的结构设置不同，有的是设置两个水箱，每个水箱分别对应一个循环加热系统，而有的太阳能热水器则是只需设置一个水箱，水箱的上层和下层分别对应一个循环加热系统，因此，检测循环加热系统的温差值时需要相应的检测不同位置或区域的温度值。

同样原理的，步骤S3中温差值T2为集热器温度减去低温循环加热系统的温度之差。

由于集热器的升温速度与当前太阳辐照量强度成正相关，优选在太阳辐照量强时启动高温循环加热系统，因此，步骤S4之后还包括步骤S5，低温循环加热系统运行停止后，检测集热器升温速度V，并比较V与设定值V_设的大小关系，若V≥V_设，则继续执行步骤S5，以便于集热器继续升温，进而可以达到高温循环加热系统的启动条件，否则，返回步骤S1。也即，当检测到当前太有辐照量强度较大时，为了充分利用太阳能为高温循环加热启动加热，继续检测集热器升温速度，让集热器持续升温，一旦升温速度减小，即不能满足V≥V_设，则返回步骤S1，检测是否满足了高温循环加热系统的启动条件。

步骤S5中集热器升温速度V的检测方法为：计算集热器在时间t内所上升的温度值，该温度值与时间t的比值即为升温速度V。具体在本实施例中，可以设置t为5分钟。

为了便于应对一些特殊情况，当高温循环加热系统的温度很高，且满足一定限值时，没有必要继续启动高温循环加热系统，因此，在步骤S1之前还包括将高温循环加热系统的温度与设定上限值T_限相比较的步骤，若高温循环加热系统的温度不小于T_限，则执行步骤S3，否则，执行步骤S1。

本实施例的一种热水器加热控制方法，通过设定优先启动控制，也即对水温要求较高的高温循环加热系统优先启动，可以减少其对电能的浪费，极大的利用了太阳能资源，有效降低了能耗，以及降低了使用成本，通过设定低温循环加热系统加热时的加热时间，保证了可以在太阳辐照量强时启动高温循环加热系统。

实施例二，基于实施例一中的一种热水器加热控制方法，本实施例提供了一种采用上述控制方法控制加热的热水器控制装置，包括：

用于检测集热器温度的第一温度检测单元，用于检测高温循环加热系统温度的第二温度检测单元，用于检测低温循环加热系统温度的第三温度检测单元，与温度检测单元连接控制执行启动高温循环加热系统和低温循环加热系统的控制单元。

进一步的，所述的控制单元还包括用于对低温循环加热系统运行时间进行计时的计时单元。

参见图2所示，作为一个具体实施例，本实施例给出了一种采用上述控制装置的热水器，包括控制器1，对应上述的控制单元、集热器2、高温水箱3、以及低温水箱4，高温水箱3内设置有热交换器31和温度传感器32，以及低温水箱内设置有热交换器41和温度传感器42，其中，温度传感器32对应第二温度检测单元，用于检测高温循环加热系统的温度，也即高温水箱3的温度，温度传感器42对应第三温度检测单元，用于检测低温循环加热系统的温度，也即低温水箱4内的水温，集热器2的出口处设置有温度传感器5，其中，温度传感器5对应第一温度检测单元，用于检测集热器温度，在集热器2与高温水箱连接的管路中设置有循环泵6，集热器2与低温水箱连接的管路中设置有循环泵7，其中，所述集热器2、热交换器31、以及循环泵6组成高温循环加热系统，所述集热器2、热交换器41、以及循环泵7组成低温循环加热系统，所述控制器1执行实施例一中的加热控制方法进行加热控制，也即：

S1、温度传感器32检测高温水箱3的温度，温度传感器5检测集热器温度，控制器1计算两者的温差值T1，并比较T1与高温循环加热系统开启设定值△T11的大小关系，若T1≥△T11，则执行步骤S2，否则，执行步骤S3；

具体的，温差值T1为集热器温度值减去高温水箱3的温度值。

S2、启动高温循环加热系统,完成一次加热循环后，返回步骤S1；

本步骤中所述的一次加热循环的时间界定方法为：控制器1比较T1与高温循环加热系统关闭设定值△T12的大小，当满足T1≤△T12时，停止高温循环加热系统。其中，启动高温循环加热系统，是由控制器1控制循环泵6开启和关闭，进而控制高温循环加热系统的启动和结束。

S3、温度传感器42检测低温水箱4的温度，温度传感器5检测集热器温度，控制器1计算两者的温差值T2，并比较T2与低温循环加热系统开启设定值△T21的大小关系，若T2≥△T21，则执行步骤S4，否则，返回步骤S1；

同样原理的，温差值T2为集热器温度值减去低温水箱4的温度值。

S4、启动低温循环加热系统。

当不满足高温循环加热系统的启动条件时，则控制器1检查低温循环加热系统的启动条件是否满足，以避免太阳能的浪费。启动低温循环加热系统，是由控制器1控制循环泵7开启和关闭，进而控制低温循环加热系统的启动和结束。

由于步骤S4中启动了低温循环加热系统，为了防止对低温循环加热系统持续加热，期间若高温循环加热系统的启动条件满足了，且太阳辐照量强度大时高温循环加热系统却得不到加热，本实施例还包括计时单元，用于对低温循环加热系统运行时间进行计时，在步骤S4中低温循环加热系统运行时间M后，停止运行。即，通过限定低温循环加热系统的运行时间，防止长时间为期加热导致能源浪费。

由于集热器的升温速度与当前太阳辐照量强度成正相关，优选在太阳辐照量强时启动高温循环加热系统，因此，步骤S4之后还包括步骤S5，低温循环加热系统运行停止后，检测集热器升温速度V，并比较V与设定值V_设的大小关系，若V≥V_设，则返回步骤S1，否则，返回步骤S3。也即，当检测到当前太有辐照量强度较大时，为了充分利用太阳能为高温循环加热启动加热，所以返回步骤S1，检测是否满足了高温循环加热系统的启动条件。若条件不满足的话，则进行低温循环加热系统的启动条件检测。

为了便于应对一些特殊情况，当高温水箱3的温度很高，且满足一定限值时，没有必要继续启动高温循环加热系统，因此，在步骤S1之前还包括将高温水箱3的温度与设定上限值T_限相比较的步骤，若高温水箱3的温度不小于T_限，则执行步骤S3，否则，执行步骤S1。

实施例三，基于实施例一中的一种热水器加热控制方法，本实施例提供了另外一种结构形式的采用上述控制装置的热水器，具体技术方案为：

一种热水器，参见图3所示，包括控制器1、集热器2、以及一个储水箱3，所述储水箱3的上层设置有上层热换器31和用于检测上层水温的温度传感器32，下层设置有下层热换器41和用于检测下层水温的温度传感器42，集热器2的出口处设置有用于检测集热器温度的温度传感器5，在连接集热器2与上层热换器31的管路中设置有上层循环泵6，在连接集热器2与下层热换器41的管路中设置有下层循环泵7，所述集热器2、上层热换器31以及上层循环泵6组成高温循环加热系统，所述集热器2、下层热换器41以及下层循环泵7组成低温循环加热系统，所述控制器执行上述的加热控制方法进行加热控制，本实施例中的控制流程与实施例二中的控制流程相类似，在此不做赘述。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热水器加热控制方法，包括低温循环加热系统和高温循环加热系统，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、分别检测集热器温度和高温循环加热系统的温度，计算温差值T1，并比较T1与高温循环加热系统开启设定值△T11的大小关系，若T1≥△T11，则执行步骤（2），否则，执行步骤（3）；

（2）、启动高温循环加热系统,完成一次加热循环后，返回步骤（1）；

（3）、分别检测集热器温度和低温循环加热系统的温度，计算温差值T2，并比较T2与低温循环加热系统开启设定值△T21的大小关系，若T2≥△T21，则执行步骤（4），否则，返回步骤（1）；

（4）、启动低温循环加热系统。

2.根据权利要求1所述的热水器加热控制方法，其特征在于，步骤（4）中低温循环加热系统运行时间M后，停止运行。

3.根据权利要求1或2所述的热水器加热控制方法，其特征在于，步骤（1）中温差值T1为集热器温度减去高温循环加热系统的温度之差。

4.根据权利要求1或2所述的热水器加热控制方法，其特征在于，步骤（3）中温差值T2为集热器温度减去低温循环加热系统的温度之差。

5.根据权利要求2所述的热水器加热控制方法，其特征在于，步骤（4）之后还包括步骤（5），低温循环加热系统运行停止后，检测集热器升温速度V，并比较V与设定值V_设的大小关系，若V≥V_设，则继续执行步骤（5），否则，返回步骤（1）。

6.根据权利要求5所述的热水器加热控制方法，其特征在于，步骤（5）中集热器升温速度V的检测方法为：计算集热器在时间t内所上升的温度值，该温度值与时间t的比值即为升温速度V。

7.根据权利要求1所述的热水器加热控制方法，其特征在于，步骤（2）中所述的一次加热循环的时间界定方法为：比较T1与高温循环加热系统关闭设定值△T12的大小，当满足T1≤△T12时，停止高温循环加热系统。

8.根据权利要求3所述的热水器加热控制方法，其特征在于，在步骤（1）之前还包括将高温循环加热系统中水箱或水层的温度与设定上限值T_限相比较的步骤，若高温循环加热系统中水箱或水层的温度不小于T_限，则执行步骤（3），否则，执行步骤（1）。

9.一种热水器控制装置，其特征在于，包括：

用于检测集热器温度的第一温度检测单元，用于检测高温循环加热系统温度的第二温度检测单元，用于检测低温循环加热系统温度的第三温度检测单元，与温度检测单元连接控制执行启动高温循环加热系统和低温循环加热系统的控制单元。

10.根据权利要求9所述的热水器控制装置，其特征在于，所述的控制单元还包括用于对低温循环加热系统运行时间进行计时的计时单元。

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